CN206270936U - 基于usb接口的烧录电路和虚拟现实头盔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于USB接口的烧录电路和虚拟现实头盔。该烧录电路中,USB接口的D‑引脚通过第一开关元件接至MCU的SWIM引脚;USB接口的D+引脚通过第二开关元件接至MCU的复位引脚;USB接口的ID引脚电连接第一开关元件和第二开关元件;当USB接口通过烧录线连接烧录器时,烧录器向ID引脚输入烧录控制信号,控制第一开关元件和第二开关元件的闭合或断开。本实用新型的技术方案借助USB接口烧录MCU固件,设置开关电路,控制烧录通路的开关状态,实现对烧录功能的使能控制,形成对MCU的保护,确保充电和烧录功能很好地分离,避免MCU的软件被误烧写,提高了电子设备的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域,具体涉及一种基于USB接口的烧录电路和虚拟现实头盔。
背景技术
现有的电子设备为了降低成本和美观等设计需求,需要尽可能减少外露接口的设计,在此设计需求下,对于一些设置有MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)的电子设备,为更新电子设备的MCU固件,在烧录升级过程中,可以利用电子设备的USB接口进行烧录。
如中国发明专利(201310141942.7)公开了一种通过USB接口实现程序烧录的电路及存储器电路,其技术手段是通过搭建硬件电路,控制存储器芯片的程序烧录控制信号端的状态,使得外接设备(例如电脑)能够使用普通的USB接口,实现对存储器芯片进行空片软件升级。
然而,现有技术中复用USB接口来烧录固件,有时会出现软件被误烧写和阅读的情况,缺少针对烧录USB接口的保护功能。
实用新型内容
针对现有技术中的上述USB烧录接口缺乏保护功能,会造成软件被误烧写和阅读的问题,提出了本实用新型的一种基于USB接口的烧录电路和虚拟现实头盔,以解决或者部分解决上述技术问题。
依据本实用新型的一个方面,提供了一种基于USB接口的烧录电路,所述USB接口的D-引脚通过第一开关元件接至MCU的SWIM引脚;所述USB接口的D+引脚通过第二开关元件接至MCU的复位引脚;所述USB接口的ID引脚电连接所述第一开关元件和第二开关元件;
当所述USB接口通过烧录线连接烧录器时,所述烧录器向所述ID引脚输入烧录控制信号,控制所述第一开关元件和第二开关元件的闭合或断开。
可选地,所述第一开关元件为第一NMOS管,所述第一NMOS管的漏极接至USB接口的D-引脚,并通过一上拉电阻接至电源端,所述第一NMOS管的源极接至MCU的SWIM引脚,并通过一上拉电阻接至电源端;所述第二开关元件为第二NMOS管,所述第二NMOS管的源极接至USB接口的D+引脚,并通过一上拉电阻接至电源端,所述第二NMOS管的漏极接至MCU的复位引脚,并通过一上拉电阻接至电源端;所述第一NMOS管和第二NMOS管的栅极共同接至所述USB接口的ID引脚;
所述USB接口的ID引脚通过一下拉电阻接地,当ID引脚无烧录控制信号输入时为低电平,所述第一NMOS管和第二NMOS管截止;当所述USB接口通过烧录线连接烧录器时,所述烧录器向所述ID引脚输入高电平信号,控制所述第一NMOS管和第二NMOS管导通。
可选地,所述高电平信号为3.3V电压信号。
可选地,所述USB接口的D-、D+和ID引脚通过静电阻抗器接地,实现静电防护。
可选地,所述第一开关元件和第二开关元件为继电器或开关芯片。
依据本实用新型的另一个方面,提供了一种虚拟现实头盔,该头盔的USB接口设置有如权利要求1-5任一项所述的基于USB接口的烧录电路,当该头盔的USB接口连接USB充电线时对头盔进行充电,当该头盔的USB接口通过烧录线连接烧录器时,对头盔内的MCU进行烧录。
综上所述,本实用新型的烧录电路基于设备上已有的USB接口实现对MCU固件的烧录,通过设置开关电路,控制烧录通路的开关状态,采用ID引脚引入烧录控制信号,实现对烧录功能的使能控制,形成对MCU的保护,确保充电和烧录功能很好地分离,在充分利用设备已有接口实现烧录功能的基础上,避免了MCU的软件被误烧写,保证了MCU内软件的安全性,提高了电子设备的可靠性;对于应用了上述烧录电路的虚拟现实头盔,通过复用USB接口实现充电和烧录的双重功能,可以减少头盔上的接口数量,节省头盔设计的成本,同时获得更美观的外形,迎合用户的需求。
附图说明
图1为本实用新型烧录电路的设计构思框架图;
图2为本实用新型一个实施例提供的一种基于USB接口的具有烧录保护功能的MCU烧录电路结构示意图;
图3为本实用新型一个实施例提供的一种MCU烧录电路的具体实施方案;
图4为本实用新型一个实施例提供的一种虚拟现实头盔的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型出于节约成本和改善设备外形的目的,在不增加外部接口的情况下,充分利用设备已有的充电接口,来构建对设备中MCU固件进行烧录的烧录电路,实用新型构思如图1所示,在设备已有的USB接口和MCU之间形成传输烧录信息的烧录通路,并在烧录通路上设计开关电路,从USB接口引入烧录使能信号,控制烧录功能的开启和关闭,防止在连接充电线时对MCU内软件的误烧写,使烧录电路具有保护功能。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
图2为本实用新型一个实施例提供的一种基于USB接口的具有烧录保护功能的MCU烧录电路结构示意图。
如图2所示,一种基于USB接口的烧录电路,USB接口210的D-引脚通过第一开关元件220接至MCU230的SWIM引脚;USB接口210的D+引脚通过第二开关元件240接至MCU230的复位引脚;USB接口210的ID引脚电连接第一开关元件220和第二开关元件240;当USB接口210通过烧录线连接烧录器时(烧录线和烧录器未示出),烧录器向ID引脚输入烧录控制信号,控制第一开关元件220和第二开关元件240的闭合或断开。
由于USB接口只有5个引脚,除了充电引脚VBUS和GND,还剩3个引脚D-、D+和ID脚,本设计分别为其分配了SWIM、复位和烧录使能信号。这样设计是由于USB线材的设计一般不使用ID引脚,或者将其接地处理。在本设计中,该ID引脚拉低时,烧录电路处于关闭状态。
本实用新型的烧录电路基于设备上已有的USB接口实现对MCU固件的烧录,通过设置开关电路,控制烧录通路的开关状态,采用ID引脚引入烧录控制信号,实现对烧录功能的使能控制,形成对MCU的保护,确保充电和烧录功能很好地分离,在充分利用设备已有接口实现烧录功能的基础上,避免了MCU的软件被误烧写,保证了MCU内软件的安全性,提高了电子设备的可靠性。
图3为本实用新型一个实施例提供的一种MCU烧录电路的具体实施方案。如图3所示,第一开关元件为第一NMOS管Q6,第一NMOS管Q6的漏极接至USB接口的D-引脚,并通过一上拉电阻R63接至电源端,第一NMOS管Q6的源极接至MCU的SWIM引脚,并通过一上拉电阻R34接至电源端;第二开关元件为第二NMOS管Q7,第二NMOS管Q7的源极接至USB接口的D+引脚,并通过一上拉电阻R64接至电源端,第二NMOS管Q7的漏极接至MCU的复位引脚,并通过一上拉电阻R1接至电源端;第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7的栅极共同接至USB接口的ID引脚。USB接口的ID引脚通过一下拉电阻R66接地,当ID引脚无烧录控制信号输入时为低电平,第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7截止;当USB接口通过烧录线连接烧录器时,烧录器向ID引脚输入高电平信号,控制第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7导通。
其中该USB接口为Micro USB接口,其第1引脚(VBUS)和第5引脚(GND),作为充电接口,可以接受标准的USB线对该设备进行充电;第2引脚(D-)通过第一NMOS管Q6引到SWIM口,第3引脚(D+)通过第二NMOS管Q7引到MCU的复位引脚,第4引脚(ID)为烧录电路的使能引脚FW_UPDATE,当为其提供适当的高电平时就可以打开MCU的烧录接口。
其中,上拉电阻R63、R64、R34和R1为与其相连的信号提供一个可靠的电平,下拉电阻R66为使能引脚提供一个可靠的高电平。
本设计中,采用NMOS管作为开关元件,由于NMOS价格更为低廉,能够降低电路的成本。下面以单片机MCU连接J-link仿真器烧录为例,介绍如图3所示的烧录电路的工作原理:
当FW_UPDATE为高电平时,电路信号传输如下:
对于单总线SWIM,SWIM总线为双向通信,当数据流向为从J-link到MCU时,当J-link端SWIM信号为高电平,由于NMOS管Q6源极为高电平,NMOS管Q6管截止,MCU端SWIM为高电平;当J-link端MCU SWIM信号为低电平时,由于NMOS管Q6自动二极管导通的原因,NMOS管Q6的源极为低电平,即MCU端SWIM为低电平。
当数据流向为从MCU到J-Link时,当MCU端SWIM为高电平时,NMOS管Q6处在截止状态,由于NMOS管Q6漏极上拉到了高电平,NMOS管Q6也是截止状态,此时J-Link端SWIM为高电平;当MCU端SWIM为低电平时,NMOS管Q6导通,NMOS管Q6漏极为低电平,J-Link端SWIM为低电平。
这样当FW_UPDATE为高电平时,达到了NMOS管Q6两端电平的正确传递,SWIM可以正常通信。
对于复位信号NRST,当NMOS管Q7源极发出复位信号后(低电平)时,由于NMOS管Q7导通,此时NMOS管Q7漏极为低电平,此时MCU执行复位动作。当Q7源极为高电平时,NMOS管Q7截止,MCU端NRST被上拉到高电平,MCU停止复位。
这样当FW_UPDATE为高电平时,复位通路也可以正常通信。
反之,当FW_UPDATE为低电平时,NMOS管Q6和Q7均处于截止状态,信号通路被截断,不能正常通信。例如当SWIM总线信号流向为从MCU到J-link时,当NMOS管Q6源极为低电平时,NMOS管Q6截止,此时NMOS管Q6源极为高电平,其低电平不能有效传到J-link端,即不能正常进行SWIM通信。同理,从J-link发送的低电平复位信号也被截断,不能正常控制MCU复位。
可选地,烧录器通过ID引脚输入的高电平信号为3.3V电压信号。3.3V为电路设计中较常用的电压,可以方便地通过烧录器来提供,简化电路的设计。
优选地,如图3所示,USB接口的D-、D+和ID引脚通过静电阻抗器ESD12、ESD18和ESD24接地,实现静电防护,避免静电影响开关元件的正常工作或是危害电路的安全。
需要说明的是,在本实用新型的其他实施例中,第一开关元件和第二开关元件也可以为继电器或开关芯片。例如采用常开继电器,当有烧录控制信号输入时,切换为闭合状态,实现信号通路的导通,当然,还可以采用如PMOS管等其他类型的具有开关性能的元器件,只要能够实现对信号通路的开关切换即可。
本实用新型还公开了一种虚拟现实头盔,如图4所示,该头盔400的USB接口设置有上述的基于USB接口的烧录电路,当该头盔的USB接口连接USB充电线时对头盔进行充电,当该头盔的USB接口通过烧录线连接烧录器时,对头盔内的MCU进行烧录。
通常,该USB插孔为Micro USB,本身就具有小巧的特点,通过复用USB接口实现充电和烧录的双重功能,可以减少头盔上的接口数量,节省头盔设计的成本,同时获得更美观的外形,迎合用户的需求,且由于本申请的烧录电路采用ID引脚引入烧录控制信号,形成对MCU的保护,确保充电和烧录功能很好地分离,不会由于充电线连接造成头盔MCU软件的误烧写,使头盔的使用更加安全可靠。
综上所述,本实用新型的烧录电路基于设备上已有的USB接口实现对MCU固件的烧录,通过设置开关电路,控制烧录通路的开关状态,采用ID引脚引入烧录控制信号,实现对烧录功能的使能控制,形成对MCU的保护,在充分利用设备已有接口实现烧录功能的基础上,避免了MCU的软件被误烧写,保证了MCU内软件的安全性,提高了电子设备的可靠性;对于应用了上述烧录电路的虚拟现实头盔,通过复用USB接口实现充电和烧录的双重功能,可以减少头盔上的接口数量,节省头盔设计的成本,同时获得更美观的外形,迎合用户的需求。
以上所述仅为本实用新型的实施方式,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于USB接口的烧录电路,其特征在于,所述USB接口的D-引脚通过第一开关元件接至MCU的SWIM引脚;所述USB接口的D+引脚通过第二开关元件接至MCU的复位引脚;所述USB接口的ID引脚电连接所述第一开关元件和第二开关元件;
当所述USB接口通过烧录线连接烧录器时,所述烧录器向所述ID引脚输入烧录控制信号,控制所述第一开关元件和第二开关元件的闭合或断开。
2.如权利要求1所述的烧录电路,其特征在于,所述第一开关元件为第一NMOS管,所述第一NMOS管的漏极接至USB接口的D-引脚,并通过一上拉电阻接至电源端,所述第一NMOS管的源极接至MCU的SWIM引脚,并通过一上拉电阻接至电源端;所述第二开关元件为第二NMOS管,所述第二NMOS管的源极接至USB接口的D+引脚,并通过一上拉电阻接至电源端,所述第二NMOS管的漏极接至MCU的复位引脚,并通过一上拉电阻接至电源端;所述第一NMOS管和第二NMOS管的栅极共同接至所述USB接口的ID引脚;
所述USB接口的ID引脚通过一下拉电阻接地,当ID引脚无烧录控制信号输入时为低电平,所述第一NMOS管和第二NMOS管截止;当所述USB接口通过烧录线连接烧录器时,所述烧录器向所述ID引脚输入高电平信号,控制所述第一NMOS管和第二NMOS管导通。
3.如权利要求2所述的烧录电路,其特征在于,所述高电平信号为3.3V电压信号。
4.如权利要求1所述的烧录电路,其特征在于,所述USB接口的D-、D+和ID引脚通过静电阻抗器接地,实现静电防护。
5.如权利要求1所述的烧录电路,其特征在于,所述第一开关元件和第二开关元件为继电器或开关芯片。
6.一种虚拟现实头盔,其特征在于,该头盔的USB接口设置有如权利要求1-5任一项所述的基于USB接口的烧录电路,当该头盔的USB接口连接USB充电线时对头盔进行充电,当该头盔的USB接口通过烧录线连接烧录器时,对头盔内的MCU进行烧录。
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